Белорусский государственный технологический университет

Всероссийский конкурс студенческих идей
«Шаг в будущее - 2015
Инновационные технологии 21 века
(химия, химическая технология, новые материалы)
*Разработка состава и
технологической схемы
производства шампуня,
содержащего препарат
Genapol LRO и ВМС
*Фирсова Любовь
Дмитриевна
(выпускник 2014 г)
* Бондаренко Жанна
Владимировна –
доцент, канд. техн. наук;
* Эмелло Галина
Геннадьевна – доцент, канд.
техн. наук
* Шампунь - основное средство, предназначенное для очищения волос и
кожи головы. Современной тенденцией при разработке шампуней
является создание многофункциональных средств, способных не только
очистить кожу головы и волосы от загрязнений, но и придать им ряд
дополнительных положительных свойств. Поэтому шампуни являются
многокомпонентными системами.
* Поверхностно-активные вещества (ПАВ) и высокомолекулярные
соединения (ВМС) в составе шампуней определяют основные их
свойства. ПАВ обеспечивают моющее действие, солюбилизацию
нерастворимых в воде ингредиентов, стабилизацию систем и др. ВМС
используют как загустители, антистатики, пленкообразователи и др.
При совместном использовании ПАВ и ВМС, молекулы ВМС попадают в
адсорбционный слой на границе двух фаз и влияют на эффективность
действия ПАВ. Влияние ВМС на свойства ПАВ изучено недостаточно,
хотя данный аспект важен для научно-обоснованного составления
рецептур моющих средств. Это свидетельствует о научном и
практическом значении выполняемых исследований.
*
*На основе изучения влияния ВМС на
свойства водных растворов препарата
ПАВ и имеющихся литературных данных
разработать состав шампуня и
предложить технологическую схему его
производства
*
Препарат ПАВ:
Genapol LRO – смесь диэтоксилаурилсульфата и
диэтоксимиристилсульфата натрия - применяется при получении
косметических средств в качестве стабилизатора и
пенообразователя; изучен недостаточно
Высокомолекулярные соединения:
Поливинилпирролидон (ПВП) – синтетический полимер линейного
строения (средняя ММ 8000) – обладает абсорбционными свойствами,
образует комплексы с веществами белкового происхождения,
применяется как стабилизатор, загуститель, связующий агент и др.
Гидроксипропилтримониум хлорид гуара (ГПТХГ, Jaguar) –
разветвленный катионный полимер, производное гуара - выполняет
функцию загустителя, образует защитную пленку на волосах,
обладает кондиционирующим эффектом и др.
* В литературе нет сведений о влиянии ПВП и ГПТХГ на
поверхностно-активные и пенообразующие свойства препарата
Genapol LRO и свойства гигиенических моющих средств
*Ингредиенты
ВМС
ПВП
Genapol LRO
ГПТХГ
Изучение свойств
водных растворов
Влияние расхода
ПАВ на свойства
водных растворов
Анализ полученных
экспериментальных
данных
Анализ
полученных
эксперимен
тальных
данных
Изучение влияния
расхода ВМС на
свойства водных
растворов ПАВ
Со-ПАВ
Анализ данных
Выбор расхода ПАВ, со-ПАВ, ВМС для
получения образца шампуня
Выбор дополнительных компонентов, получение и
анализ образца шампуня
*
* Поверхностное натяжение
* Органолептические
(сталагмометрический
метод)
* Пенообразующая
способность и
устойчивость пен
(прибор Росс-Майлса)
* рН (микропроцессор рНметр, рН 211, Hanna
Instruments
* Условная вязкость
(вискозиметр ВЗ-4)
Прибор Росс-Майлса:
1 – пипетка;
2 – цилиндрическая
градуированная трубка;
3 – емкость для слива;
4 - штатив
показатели
* Пенное число
* Устойчивость пены
* Условная вязкость
*
Поверхнотсное натяжение.
мДж/м*м
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
-3
1
2
3
4
5
-1
1
3
ln c, г/л
Концентрация ПАВ, г/л:
1 – 0,000; 2 – 1,0; 3 – 5,0; 4 – 10,0; 5 – без ПВП (ГПТХГ)
*
100
215
90
210
205
85
200
-5
-3
-1
100
225
95
220
215
90
210
1
205
85
200
195
-7
Пенное число, мм
Пенное число, мм
95
220
Устойчивость пен, %
2
2 225
1
230
Устойчивость пен, %
230
80
1
3
Содержание ПВП, ln c, г/л
195
-10
-5
80
0
Содержание ГПТХГ, ln c, г/л
* Зависимость пенного числа (1) и
устойчивости пен (2) от содержания
ВМС в растворе ПАВ
4
1
2
4
3
3
2
1
Время существования пены, мин
Концентрация, г/л: ПАВ – 1,0;
ПВП:
1 – 0,025; 2 – 0,050 3 – 0,250; 4 – 5,000
*
Концентрация ПАВ – 1,0 г/л;
ГПТХГ:
1 – 0,005; 2 – 0,01; 3 – 0,05; 4 – 1,0
1
ПЧ,
мм
2
Концентрация ПАВ + со-ПАВ, г/л
Содержание ВМС 1 г/л: 1 – ПВП, 2 - ГПТХГ
*
Ингредиент
Функции
Содержание, %
Препараты Genapol LRO и
Comperlan KD
ПАВ, детергент,
пенообразователь, стабилизатор
12,0
Поливинилпирролидон
Загуститель,
0,1
Комплекс БАВ (масло
репейное, витамин Е,
экстракт протеинов риса)
Питание, переживающее
действие, улучшение состояния
волос
2,4
Отдушка
Придание аромата
0,8
Раствор лимонной
кислоты
Регулирование рН системы
0,1
Хлорид натрия
Загуститель
5,0
Консервант
Обеспечение
микробиологической чистоты
0,5
Вода
Растворитель
79,1
*
1, 6 – аппарат для подогрева; 2 – весы; 3 – емкость для воды; 4, 9, 13, 16 – насос;
5 – реактор; 7, 8, 11, 12 – мерник; 14, 15 – емкость готового продукта;
16 – фасовочный автомат
*
Наименование
показателя
Значение показателя для шампуня
Внешний вид
Цвет
Однородная густая
Однородная одно- или многомасса без
фазная жидкость или однородная
посторонних
жидкая или геле- или кремопримесей
образная масса без посторонних
примесей
Светло-желтый
Свойственный цвету изделия
Запах
Легкий цитрусовый
Свойственный запаху изделия
229
Не менее 100
Устойчивость пены, %
96,07
Не менее 80
Плотность пены, г/л
24,3
Не регламентируется
рН
5,9
5,0–8,0
Условная вязкость, с
72
Не регламентируется
образца
Пенное число, мм
*
в соответствии с СТБ 1675-2006
* На основании изучения свойств водных растворов препарата ПАВ
Genapol LRO, ПВП, ГПТХГ и водных растворов, содержащих ВМС,
ПАВ и со-ПАВ (Comperlan KD) выбран их расход для получения
шампуня; подобраны дополнительные ингредиенты и их расход
* Предложена технологическая схема производства шампуня
периодическим способом
* В лабораторных условиях получен образец шампуня и
проанализирован по основным органолептических и физикохимических показателям
* Образец шампуня соответствует требованиям, предъявленным
СТБ 1675-2006 «Изделия косметические гигиенические моющие.
Общие технические условия»
*